• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.177-181
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• 2010

열교환기는 용도에 따라 여러가지 형태가 존재하지만 중요한 것은 열교환기의 성능을 향상시킴으로서 열교환기의 크기를 소형화하는 것이라 할 수 있다. 그러나 보일러처럼 열교환기가 버너 앞에 위치할 경우 열교환기의 효율도 중요하지만 환경오염물질의 배출특성도 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 비예혼합화염보다 화염길이가 짧고 당량비 조절을 통해 $NO_x$ 및 CO 배출을 제어할 수 있는 예혼합방식의 버너 앞에 원형관 열교환기를 설치한 후 열교환기 관사이의 거리 및 당량비를 변화시킬 때 $NO_x$와 CO의 배출특성과 열교환기의 열효율을 실험적으로 구하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.77-84
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• 2001

Measurements of local CO, $CO_2$, $O_2$, $N_2$, $C_3$H$_{8}$, NOx concentrations and flame temperature are made for partially premixed flame with and without acoustic excitation. The CO, $CO_2$, $O_2$, $N_2$, and $C$_3$H_8$ concentrations are determined by thermal conductivity detection (Gas-chromatograph) and NOx concentrations are determined by chemiluminescent detection (NOx analyser). To measure local sample concentration, sampling probe was made by quartz with inlet diameter of 0.25mm. In the case of excitation, the visual shape of the flame is changed from laminar flame to turbulent-like flame. The flame length is also reduced, and the flame width becomes broad. In the observation of emission concentration without acoustic excitation, meanwhile, the $CO_2$ and NOx concentrations peak at flame front where the mixture meets with surrounding air, and the CO concentration is increasing at maximum position of CO2 concentration and peaks at the centerline of the burner. In the case of acoustic excitation, the $CO_2$ concentration is widely occurred at nozzle of the burner and is higher relative to unexcitation. The CO concentration is much reduced, but NOx concentration is more increasing. And flame temperature is higher relative to unexcitation. These are caused by enhancing of mixing with surrounding air due to excitation. However, in the case of acoustic excitation, the total NOx concentration is reduced because of the shortened flame length which affects residence time.e.

• 한국연소학회지
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• 제17권4호
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• pp.5-10
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• 2012

The reformer system is a chemical device that drives the conversion of hydrocarbon to hydrogen rich gas under high temperature environment($600-1,000^{\circ}C$). Generally, NG(Natural Gas) or AOG(Anode Off Gas) is used as fuel of fuel cell reformer combustion system. The experimental study to analyze the combustion characteristics of a premixed ceramic burner used for 0.5-1.0 kW fuel cell reformer was performed. Ceramic burner experiments using NG and AOG were carried out to investigate the flame stability characteristics by heating capacity, equivalence ratio and different fuels respectively. The results show that surface flames can be classified into green, red, blue and lift-off flames as the equivalence ratio of methane-air mixture decreases. And the stable flames can be established using NG and AOG as reformer fuel in the perforated ceramic burner. In particular, the blue flame is found to be stable at a lean equivalence ratio under different mixture conditions of NG and AOG for the 0.5 to 1.0 kW fuel cell system power range. NOx emission is under 60 ppm between 0.70 to 0.78 of equivalence ratio and CO emission is under 50 ppm between 0.70 to 0.84 of equivalence ratio.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권3호
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• pp.1040-1049
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• 1996

The high loading combustion is accomplished by making the turbulent intensity strong and the scale small in the premixed combustor. The Da-mkoler number, which is decreased by short turbulent characteristic time or by long chemical reaction time, can make the distributed reaction flame. So we developed a doubled jet burner for high loading combustion. The doubled jet burner was designed to make the scale of the flame small by the effect of impingement and increasing shear stress with doubled jet. We investigated the turbulence characteristics of unburned mixture and visualized several flames with the typical schlieren photography. Then we studied the influence of several factors that related the scale of flame. Consequently, the doubled jet burner can make the eddy very small. And we can obtain the detail information of the flame scale through ADSF(the Average Distance between Successive Fringes) in the micro- schlieren photography. The ADSF is not a exact flame scale, but it has qualitative trend with increasing turbulent intensity. The ADSF is diminished remarkably with increasing turbulent intensity. The reason is that strong turbulent intensity makes the flame zone thick and flamelets numerous. We can confirm this fact by the signal analysis of ion currents.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.365-371
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• 2019

본 연구에서 SiO₂ 증착용 확산 화염 버너의 연료와 산소의 비율 변화에 따른 화염의 온도 분포를 전산 유체 해석을 수행하였다. 이는 친환경 원료물질을 이용한 광섬유 제조용 SiO₂ 프리폼 증착 공정을 시뮬레이션하기 위한 전단계에 해당한다. 예혼합 연소를 모델링하기 위해서 열 유동, 대류 및 화학 반응을 고려하였고 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 k-ω 모델을 사용하였으며, 실제 화염의 온도 분포와 형상을 비교하여 연소 모델링의 적절성을 확인하였다. 결과적으로 화염의 온도 분포는 보조 산소의 유량이 증가하면 노즐 표면으로부터 최고 온도까지의 거리가 증가하는 경향성을 보였다. 또한 혼합 가스의 당량비가 큰 연소 반응에서 불완전 연소로 인한 온도 분포의 폭이 크게 나타나는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1049-1055
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• 2012

화염 없이 연소가 일어나고 원적외선 복사열을 활용할 수 있는 매트 촉매버너를 제작하여 연소실험과 전열특성 분석을 수행하였다. 매트 촉매버너를 이용한 예혼합 연소실험에서 연소열의 9~17% 정도가 현열로 배출되었으며, 연소조건에 따라 차이를 보였다. 촉매버너와 시료 사이 거리증가에 따라 복사강도가 적어졌는데, 매트 촉매버너 아래에서 거리에 따라 변하는 복사에너지 흡수면적을 계산할 수 있는 수식을 유도하였다. 이 식을 멜라민 건조실험 결과와 비교하여 상관성이 있음을 보였다. 매트 촉매버너를 이용하여 멜라민, wood chip, 농산 pallet 등에 대한 건조실험을 수행하고, 이들의 건조속도로부터 에너지 이용효율을 계산하였다. 매트 촉매버너를 이용한 건조에서 최대 에너지 이용효율은 wood chip 건조에서 79% 정도까지 얻을 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-8
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• 2024

Commercial gas stoves feed primary air to the burner and burn the fuel-air mixture in a partially premixed combustion. This mechanism produces carbon monoxide during combustion. In this study, design parameters of a commercial gas stove were optimized by considering the carbon monoxide emission. Gas consumption rate, carbon monoxide emission, and water boiling temperature as a heating performance were determined. Carbon monoxide emission was measured using a Korean Industrial Standards standard collector. Water boiling temperature was measured by first soaking the pot in water for approximately 10 min and then heating the pot filled with water. A thermocouple was installed inside the pot. Carbon monoxide increased as the nozzle diameter was increased and the burner-pot height was decreased. This result was due to the insufficient mixing between the fuel and air. Heating performance was enhanced when the nozzle diameter was increased and the burner-pot height was decreased. However, the heating performance deteriorated when the nozzle diameter was 1.8 mm and the burner-pot height was reduced to 50 mm. This phenomenon was due to the formation of a flame on the side of the pot. A merit factor was defined to find the optimal design parameters to satisfy gas consumption rate, carbon monoxide emission, and heating performance. Optimal design values were established to be a nozzle diameter of 1.5 mm and a burner-pot height of 60 mm.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.911-918
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• 2013

Double cone 버너를 장착한 가스터빈용 EV (Environmental Vortex)버너의 연소 특성과 NO 배출 특성을 수치적으로 조사하였다. NO 배출 저감을 위해 연료와 공기의 혼합 특성을 예측하였다. 혼합도와 NO 배출과의 상관관계를 예측하기 위해 메탄 1단계 화학반응식과 2단계 반응식에 적용하여 연소 해석을 수행하였다. 1단계 반응식을 적용한 결과, 혼합도가 저하된 모델에서 NO 배출량이 약 2% 증가하였으며, 혼합도가 향상된 모델의 경우 cone 상부에서 과다한 고온의 화염 영역이 형성되어 NO가 약 169%나 증가하였다. 2단계 반응식의 경우 첫 번째 모델에서 약 3% NO 배출량이 증가하였으며, 두 번째 모델에서 cone 내부의 고온 영역이 형성되지 않고 NO가 약 5% 감소하였다. 이 결과는, 혼합 특성이 저감된 모델에서 NO가 약 63% 증가하였고, 혼합 특성이 향상된 모델에서 NO가 약 11% 감소한 실험결과와 잘 부합하였다. 정량적인 오차가 있음에도, NO 배출의 정성적 경향성이 유사하므로 2단계 반응식을 적용한 수치해석을 통해 설계 변경 방안을 제시하는 것은 타당할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.181-188
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• 2012

대향류확산화염의 화염소화에 있어서 에지화염 역할에 관한 실험적 연구가 진행되었다. 속도비, 버너직경, 그리고 버너간격을 변화시키며 수행된 실험에서 전체신장률에 따른 화염소화 임계질소몰분율의 그래프는 c-커브 형태로 나타났다. 고신장률화염에서는 화염소화 임계질소몰분율의 그래프가 하나의 곡선으로 일치하였으며, 화염이 일차원의 응답특성을 갖는 것을 확인하였다. 화염 소화는 바깥 에지화염이 반경방향으로의 진동 후에 화염 중심으로 수축하며 소화하는 영역, 진동 없이 화염중심으로 수축하며 소화하는 영역, 그리고 바깥 에지부분의 수축과 진동 없이 화염중심에 화염 구멍이 생기며 소화하는 영역으로 세 가지 모드로 나타났다. 화염 표면온도 측정과 에너지 방정식의 각항을 수치해석 한 결과를 토대로 에지화염부분에서의 반경방향 전도 열손실이 에지화염의 불안정을 야기한다는 것과 전도를 통한 열 공급뿐만 아니라 대류를 통한 열 공급도 바깥 에지화염의 안정화에 기여한다는 것을 보였다. 그리고 반경방향의 전도열손실이 수축하며 소화하는 메커니즘의 지배적인 역할을 함을 보였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제21회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.160-167
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• 2000

We investigated a uniform temperature zone, produced by double flame structure of a coflow CH4/air partially premixed flame, to be used as a temperature calibration source for laser diagnostics. A broadband N2 CARS(coherent anti-Stokes Raman spectroscopy) system with a modeless laser was used for temperature measurement. When the stoichiometric ratio was 1.5, we found the uniform temperature zone in radial direction of the flame of which the averaged temperature was 2110 K with standard deviation 24 K. In the stoichiometric ratio range between 2.0 and 2.5, we found very stable temperature-varying zones in vertical direction at the center of the flame. The size of the zone was approximately 15 mm and it covered a temperature range from 300 K to 1900 K. We also suggest that this zone can be used as a calibration source for 2-D PLIF(planar laser induced flurescence) temperature measurement.